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铁陨石中宇宙成因Cr同位素的校正

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53Mn-53Cr短半衰期同位素体系可以为太阳系形成初始几百万年的演化历史提供高精度的同位素年代信息.与其他短半衰期同位素定年体系相比,53Mn-53Cr体系具有独特的优势:如Mn和Cr具有不同的半凝固温度,因而适用于挥发相关过程的年代学研究;大多数太阳系物质的Mn和Cr的丰度较高,这便于样品的化学流程提纯.这些特征使得53Mn-53Cr同位素定年体系受到广泛的关注.然而,宇宙样品会受到宇宙射线的辐射,使得样品中的Fe,Ni等靶元素会通过散裂反应产生Cr的四个稳定同位素,对于暴露年龄较长、Fe/Cr和Ni/Cr较高的样品,宇宙射线成因的Cr同位素会对53Mn-53Cr体系的定年结果产生较大的影响.如何校正宇宙射线对Cr同位素的影响成为制约53Mn-53Cr定年的关键.铁陨石是研究宇宙射线成因Cr同位素的理想样品，因为它具有较长的暴露年龄，极高的Fe/Cr值和较低的Mn/Cr值，使得铁陨石中的Cr同位素非质量相关分馏可以反映宇宙射线对Cr同位素的影响。为了进一步发展校正宇宙射线成因Cr同位素的方法，本文研究了15个不同化学族铁陨石样品的Cr同位素组成，并系统研究了不同埋藏深度下ⅡD族铁陨石Carbo的Cr同位素组成；结合Ingo Leya提供的不同屏蔽条件下Fe、Ni散裂反应的生成速率信息，较为系统地研究了屏蔽条件和化学成分对宇宙成因Cr同位素的影响。实验结果表明：铁陨石受宇宙射线影响，可以产生较大的非质量相关分馏（ε53Cr可高达268.29ε）；同一个陨石样品中的非质量相关分馏也有很大的变化（Carbo铁陨石ε53Cr=3.74-188.04ε），这反映了埋藏深度和固有Cr分布的差异。模型计算结果表明，随着埋藏深度的增加，宇宙射线成因的ε53Cr先增加后下降，形成一个类似于"扣勺"状的分布，Carbo铁陨石可以大致看出这个分布，数据的离敌可能是由于Fe/Ni和原生Cr的不均匀分布而造成。对于不同Fe/Ni的铁陨石，模型计算结果表明，Fe对于宇宙成因Cr同位素的贡献要高于Ni，并且对50Cr、52Cr、53Cr、54Cr的相对生成速率也不一样。但是在5%-25%Ni质量分数的范围内，散裂反应对于四个Cr同位素的生成速率比并没有显著影响，也即ε54Cr／ε53Cr未发生明显变化。研究表明，实验获得的校正曲线ε54Cr=3.90ε53Cr-0.5（ε53,54Cr均代表宇宙成因的Cr同位素异常）适用于不同暴露年龄、不同化学组成、不同屏蔽条件的宇宙样品，可以通过测量宇宙成因的ε54Cr来校正宇宙成因的ε53Cr，从而得到更加准确的53Mn-53Cr同位素定年结果，这将对限定早期太阳系的演化有着非常重要的意义。

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来源
《中国矿物岩石地球化学学会第十五届学术年会》|2015年|1-2|共2页
会议地点长沙
作者
刘佳; 秦礼萍; 夏九星;
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作者单位

中国矿物岩石地球化学学会;

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会议组织
正文语种
原文格式 PDF
中图分类太阳系的起源和演化;
关键词
太阳系; 铬同位素定年; 铁陨石; 宇宙射线;

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